TW201521381A - 用於在ｘｄｓｌ系統中管理低功率模式的方法及裝置 - Google Patents

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TW201521381A
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Avadhani Shridhar
Massimo Sorbara
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Ikanos Communications Inc
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Abstract

根據某些態樣，本發明提供用於在xDSL系統中管理低功率模式的方法和裝置，且更特別涉及到針對VDSL系統的堅固與快速的L2模式離開程序。在實施例中，在進入低功率模式之前，用於離開低功率模式的參數是在上游和下游數據機之間所傳遞的。根據某些態樣，這些參數包含用於在複數個階段中增量地離開低功率模式的配置。本發明的實施例包含在複數個階段的一或更多個階段處來快速地估計SNR。額外或替代的實施例包含可靠地信號傳輸低功率模式離開之開始。根據某些態樣，這種信號傳輸能包含相反與正常同步符號的同步式序列。

Description

用於在XDSL系統中管理低功率模式的方法及裝置 【相關申請案的交叉引用】
本專利申請案，根據專利法主張享有於2013年11月4日提出申請的先前同在申請中的美國臨時專利申請案第61/899,706號的權益，經由引用的方式將其內容整體併入於本文。
本發明一般地關聯於資料通訊，且特別是用於在xDSL系統中實現低功率模式離開程序的方法和裝置。
在一些傳統系統中，即使當在DSL鏈路上沒有使用者資料要傳送時，數據機仍以相同的全功率(full power)模式(例如在VDSL系統中稱作L0模式)連續地傳送。當在DSL鏈路上沒有或非常少使用者資料要傳送時，會因此希望有降低數據機的功率消耗的模式(稱作L2模式)。進入L2模式對系統效能的影響(例如串擾消除(crosstalk cancellation))通常沒有問題。但是，當一或更多個線路正在離開L2模式且恢復到與L0模式相關的全功率傳送等級(level)時，可能出現影響系 統效能的問題。
因此，需要用於快速地與有效率地離開L2模式且回到L0模式的程序。
根據某些態樣，本發明提供用於在xDSL系統中管理低功率模式的方法和裝置，且更特別涉及到針對VDSL系統的堅固與快速的L2模式離開程序。在實施例中，在進入低功率模式之前，用於離開低功率模式的參數是在上游(upstream)和下游(downstream)數據機之間所傳遞的。根據某些態樣，這些參數包含用於在複數個階段中增量地離開低功率模式的配置。本發明實施例包含在複數個階段的一或更多個階段處快速地估計SNR。附加或替代的實施例包含可靠地信號傳遞低功率模式離開之開始。根據某些態樣，這種信號傳遞(signaling)能包含相反和正常同步符號(sync symbols)之同步式序列(synchro sequence)。
根據這些和其他的態樣，根據本發明實施例的方法包含在xDSL系統中針對傳送數據機管理低功率模式，該管理步驟包含在傳送數據機進入低功率模式之前，使用用於離開低功率模式的參數，來配置傳送數據機。
100‧‧‧中央處(CO)
102‧‧‧中央控制器
106‧‧‧向量引擎
108‧‧‧向量控制器(VCE)
120‧‧‧收發器
120-1‧‧‧收發器
120-N‧‧‧收發器
122‧‧‧線路
122-1‧‧‧線路
122-N‧‧‧線路
124‧‧‧收發器
124-1‧‧‧收發器
124-N‧‧‧收發器
S202‧‧‧步驟
S204‧‧‧步驟
S206‧‧‧步驟
S208‧‧‧步驟
S210‧‧‧步驟
S212‧‧‧步驟
302‧‧‧序列
304‧‧‧符號
306‧‧‧符號
就在閱讀接下來的本發明指定實施例的描述結合附圖後，對本領域具有通常知識者而言，本發明的這些和其他的態樣和特徵將變得明顯，其中：圖1為一種能根據本發明實施例來實現低功率模式 離開程序的系統之方塊圖。
圖2為一種顯示根據本發明實施例來管理低功率模式的示例性方法之流程圖。
圖3為一種顯示根據本發明實施例來信號傳遞低功率離開之開始的示例性方法之時序圖。
本發明將不會以細節連同參考圖式的方式作描述，圖式的提供是作為本發明示例性範例，以便使本領域具有通常知識者能實施本發明。特別地，下面的圖與範例並非意圖於限制本發明的範疇於單一實施例，然而藉由交換一些或全部所描述或所顯示的元件的方式，其他實施例亦是可能的。此外，利用已知部件，本發明的某些元件能部分地或全部地被實現，僅這種已知部件的那些部分(為理解本發明所需要的)將會被描述，且這種已知部件的其他部分之詳細描述將被省略，以便不混淆本發明。除非在此另有說明，不然所述以軟體來實現的實施例不應被限制於軟體，卻能包含以硬體來實現的實施例，或軟體與硬體之結合，且反之亦然，對本領域具有通常知識者而言，這些將顯而易見。除非在此另有明確陳述，不然在本說明書中顯示出單一部件的實施例不應被理解為限制於此；反而是，本發明是意圖於包含其他包含複數個相同部件的實施例，且反之亦然。此外，除非明確地這樣陳述，不然申請人沒有意圖將在說明書或請求項中的任何術語，歸因於一種不常見或特別的意義。進一步地，本發明包含對在這裡以示例方式所提到的已知部件為現在及未來已知 的相等物。
請注意，結合針對VDSL數據機及通訊系統的情況 的有用示例，來描述本發明實施例。但是，本發明不限於VDSL且可應用於其他xDSL數據機與系統，例如：ADSL、G.fast(術語「xDSL」指的是這些及其他的數位用戶線路標準與系統)。
根據某些態樣，本發明人理解到有一些已知方法來 降低在L2模式的數據機的功率消耗，例如：當改變位元負載、降低正在傳送的頻譜(即，降低音調(tone)數目)、及不連續傳送(其中傳送器交替地關閉一段時間且然後恢復另一段時間(例如：每單位訊框僅傳送幾個資料符號))時，在整個頻譜上對傳送PSD等級降低一定等級。當維持DSL鏈路在所降低資料速率時，一或更多個這些方法的結合能被用來降低數據機的功率消耗。
不論所使用功率降低方法為何，決定何時指定DSL 鏈路應該離開L2模式且切換回L0模式能基於像是以下因素：超過指定閾值所指定一段時間的資料流量的增加(指示在DSL鏈路上需要較高資料速率)、當切換回L0模式時的預先配置時間(例如：當預計使用量增加時)、及來自對方數據機的要求。
根據某些額外態樣，本發明人理解到，要從低功率 低資料速率L2模式離開而回到正常高資料速率L0模式，在兩端的數據機應該遵循一種程序來交換資訊且不降低流量而以無縫方式來共同協調轉換。L2模式離開程序應該很快就避免針對過剩資料流量的非常大緩衝(buffer)且避免對提供網路 流量的大延遲(latency)。L2模式離開程序也應該是非常堅固的，因為這裡的失敗將延後切換回L0模式，且既然L2模式是在所降低音調上以低功率來傳送，對雜訊是更敏感的。
因此，本發明實施例涉及到在L2離開程序中提供堅固性(同時維持快速性)的方法和裝置。
一種方塊圖顯示在圖1中，方塊圖顯示包含用於實現本發明態樣的CO 100的示例性xDSL系統。如所顯示，示例性系統包含中央控制器102、向量引擎106、向量控制器(VCE)108、及CO收發器120-1到120-N。收發器120-1到120-N經由線路122-1到122-N分別地耦接於下游(即CPE)收發器124-1到124-N。
一些或全部線路122-1到122-N可以被包含在相同束(bundle)中及/或可以屬於共同向量群。如所知，利用由VCE 108所程式化於向量引擎106中的串擾(例如FEXT)係數，由向量引擎106來處理根據VDSL及其他標準的這種線路122的向量化(即串擾之消除)。這些係數能基於由VCE 108在學習階段期間從收發器120所學習的通道特徵。VCE 108控制收發器120的訓練階段，以確保收發器以共同協調的方式來經過它們的訓練階段，而沒有對已經被訓練的線路引起過度干擾及在數據傳送時間(Showtime)中操作。取決於在任何給定時間的線路122之主動線路的數目，且或許還依賴於看到的串擾、目標資料速率、及由這種主動線路所使用的音調，VCE 108能調整由向量引擎106所使用的係數。中央控制器102是xDSL系統的整體控制器，其配置CO收發器120及VCE 108、監控狀態、及對網路管理系統報告。
能由處理器、晶片組、韌體、軟體等等(例如：Ikanos Communications公司所提供的Velocity-3 NodeScale Vectoring產品)來實現中央控制器102、向量引擎106、及VCE 108。應當注意的是，雖然為容易顯示的目的而分開地顯示，一些或全部的部件102、106、108及120可以被合併於相同晶片或晶片組中。例如：在Ikanos的Velocity-3 NodeScale Vectoring產品中，VCE 108及向量引擎106被合併於一個晶片中且CO收發器120中之16者被合併於多端口(multi-port)收發器晶片中。在經由本範例教示之後，本領域具有通常知識者將能夠了解如何適用這些和其他相似的市售產品，以與本發明一起使用。
同時，CO收發器120和CPE收發器124包含實現 通訊服務(例如那些由VDSL2所定義的)的傳統處理器、晶片組、韌體、軟體等等。在由這些範例所教示之後，本領域具有通常知識者將能夠了解如何調整這些產品用於本發明。
根據本發明實施例，像是在圖1所顯示的系統之操 作中，一些或全部的線路122(即DSL鏈路)能以下游(即CO到CPE)方向和上游(即CPE到CO)方向中之一者或兩者而被操作在正常功率(即L0)模式及低功率(即L2)模式兩者。
在一些實施例中，中央控制器102決定哪些線路122 進入及離開L2模式，且與收發器120及/或124通訊以配置針對這些線路何時及如何進入/離開L2模式的參數。在這種實施例中，中央控制器102能分開地配置線路122之每一者， 或線路122之一群能以實質上相似的方式被配置。當在L0與L2之間改變模式時，中央控制器102能與VCE 108通訊，以致於由向量引擎108所使用的向量係數能被更新。例如，在L2模式中，線路可傳送僅時間之一小部份(例如每256個符號中之4個符號等等)。在一些情況下，當線路沒有正在傳送時，VCE針對剩下線路可能需要更新消除器係數。在一些其他情況下，VCE可簡單地告訴向量引擎不要消除在符號中來自沒有正在傳送的收發器的資料。因此，在一些情況下是需要中央控制器或VCE來決定是哪個線路122及何時進入L2模式。
在其他實施例中，一些或全部的收發器120及/或 124能它們自己決定何時及如何進入及離開L2模式。這決定能基於下列項目非同步地完成：例如上述的因素、收發器的網路資料的可用性(availability)、或來自在對方端的收發器的需求、或根據一些預配置的排程。例如，在非向量的環境中，針對埠在一段時間沒有得到任何網路資料的CO收發器能決定將該埠設置為L2模式以節省功率。再者，在線路122的一個端的收發器(例如CO收發器120)控制下游和上游兩者的通訊之L2離開模式參數是可能的。
應當注意的是這些實施例的結合是可能的。例如， 中央控制器122能使用用於進入及離開L2模式的預定義排程及相關的離開參數(例如後續所更詳細描述的)，來配置某些收發器124，且之後，收發器124能根據預定義排程，來自行獨立地進入和離開L2模式。
結合在圖2中的流程圖，現在將描述根據本發明的 實施例的示例性L2模式離開程序。儘管將結合示例性實施例(由CO收發器120所控制的)來描述這程序，本領域具有通常知識者將知道如何把本發明實現於如上所述的其他實施例(例如涉及中央控制器122及/或CPE收發器124的實施例)。
如步驟S202所顯示的，在本發明的實施例中，離開 L2模式所需要的一些或全部的資訊之交換是完成於進入L2模式之前，即，當自身在L0模式時。這樣做降低在L2離開期間交換資訊的時間。在本發明的實施例中，在進入L2模式前所能發送的資訊能包含下列的L2模式離開參數。
第一參數是增加傳送PSD等級的階段數目。L2傳送 PSD能被提升到L0傳送PSD等級作為單一改變(為了快速地進行改變)。但是，這樣做導致串擾等級的大幅改變。如果在束中的線路是由向量消除器實體(例如VCE 108)所控制，則向量消除器能針對在串擾等級的大幅改變來調整。有時候希望在數個階段中增加傳送PSD(連同在每個階段的傳送PSD中的較小增加)，尤其是當沒有向量消除器或與VCE的直接通訊時。這裡所使用的術語N_stages代表傳送PSD增加的階段數目。
下一個參數是在傳送PSD增加的每個階段的傳送 PSD中的改變量。能將所傳送頻譜分成數個頻帶，且能將PSD改變指定為(例如)針對每個頻帶的增加(單位dBm/Hz)。藉由開始音調和音調數目來典型地代表頻帶。這些音調能包含整個子頻帶(例如針對VDSL2所定義的DS0)，或它們能包含僅在這種子頻帶中的音調之離散子集合(discrete subsets)。應針 對N_stages的每個階段來指定PSD改變。
下一個參數是傳送PSD增加的每個階段的持續時間 (duration)。能用(例如)符號數目來指定所傳送這些PSD等級階段之每一者的持續時間。
如上所述，在實施例中，傳送PSD增加的階段數目 與在每個階段的在傳送PSD中改變是由傳送收發器單獨所決定及控制。在其他實施例中，這種參數是由具有整個網路及如何管理串擾改變的知識的中央控制器102所控制。
在這些實施例之一者中，CO收發器120(當在L0模 式時)針對下游方向將一或更多個訊息之集合發送到它對應的CPE收發器124，訊息包含關於PSD增加的階段數目與在每個階段的在傳送PSD中改變之資訊。CPE收發器124確認訊息的正確接收。在這訊息之後，CO和CPE收發器準備好以下游方向進入L2模式。能使用傳統的控制通道(例如嵌入式操作通道(EOC))來發送包含離開參數的訊息。
在實施例中，針對上游方向，CO收發器120(當在 L0模式時)針對上游方向將一或更多個訊息之另一集合發送到它對應的CPE收發器124，訊息包含關於PSD增加的階段數目與在每個階段的在傳送PSD中改變之資訊。在這訊息之後，CO和CPE收發器120、124準備好以上游方向進入L2模式。
針對下面所述的步驟，針對下游方向，CO收發器 120是傳送器且CPE收發器124是接收器。而針對上游方向，CPE收發器124是傳送器且CO收發器120是接收器。
在步驟S204中，進入L2模式。能以傳統的方法來 完成這步驟，且利用(例如)傳統的嵌入式操作通道(EOC)來由傳送器對接收器傳信號。根據本發明的態樣，但是，L2模式包含在傳送PSD等級中降低到某個最小等級，以容納所需要最小SNR等級與所指定最小資料速率兩者。這也能包含根據較低資料速率而改變位元負載表(bit loading table)。再者，這更能包含(例如)基於訊框參數(例如Reed/Solomon參數、交錯深度、負擔位元組(overhead bytes)數目等等)的改變來改變訊框。
如先前所述，進入與離開L2模式的決定能基於各種 因素。例如，能存在所指定流量閾值，且當流量下降到低於指定低閾值達到所指定一段時間(已足夠指示出在DSL鏈路上是較低資料速率)時，能進入L2模式。同樣，當流量超過指定高閾值達到所指定一段時間(指示出在DSL鏈路上是需要較高資料速率)時，能離開L2模式。作為另一示例，基於當期望使用量為高和低時的時間，(對L0與L2模式兩者來排程)能各自存在預配置時間。作為另一示例，進入及/或離開L2模式能由來自另一方的數據機的要求所啟動。
在步驟S206中，傳送器信號傳送離開L2模式之開 始到接收器。在實施例中，這是透過在正常同步符號的位置中的相反同步符號來完成。正如已知，一旦數據機是在資料傳輸模式(「傳送數據時間」(showtime))，就在DSL中在固定位置處週期地發送同步符號(例如：同步符號後面跟著256個資料符號)。同步符號具有在每個音調上數值之預定義集合。 藉由改變每個音調的實部與虛部數值的正負號來得到相反同步符號。藉由在已知符號位置處發送相反同步符號(而非在資料符號期間)，接收器能確保出沒有錯誤地識別資料符號為相反同步符號。
在其他實施例中，例如在圖3中所顯示的，轉換能 藉由相反同步符號304與正常同步符號306的「同步式」序列302變得更堅固。例如，在正常同步符號的位置處的第一相反同步符號304後面能跟著在下三個同步符號位置處的三個相反同步符號304、然後是三個正常同步符號306、且然後是三個相反同步符號304之序列。10個同步或相反同步符號的這序列302增加堅固性(如果符號中之一或更多者由雜訊所破壞)。
以現有(L2模式)PSD等級傳送在相反或正常同步符 號之L2離開同步式序列中的N個符號。L2離開同步符號允許接收器(即，VTU-R)可靠地偵測且進行它的接收器參數的任何調整。
在步驟S208中，在L2離開同步符號中之最後者之 後，傳送器開始以在步驟202中所發送的參數中所指定的第一所增加PSD等級來傳送資料符號(當持續現有L2位元負載及訊框時)。具有零位元負載的音調(因為PSD增加而現在有非零功率等級)具有調變於它們上的已知PRBS值，稱為(例如)監視音調(monitor tones)。
在步驟S210中，接收器估計SNR及計算新位元負 載參數，且對傳送器發送要求(其具有指示針對每一音調群在 位元負載中的改變的訊息)。
根據實施例，要保持離開程序快速，能由接收器估 計SNR一小段時間，以得到SNR的近似估計。例如，能但用100到400符號(而非典型的1000到4000符號)以傳統方式來完成SNR平均。保守地，當使用這一小段時間SNR估計以進行位元負載時，能運用一些額外餘量。本領域具有通常知識者將能夠知道如何針對給定SNR估計來計算這種位元負載，且所以其進一步的細節在這裡將會被省略(為求本發明清晰)。
能藉由發送每單位音調群的增量位元負載，來加速 從接收器到傳送器的新位元負載之交換。音調群能為上述載明的在PSD增加中使用的音調群之相同集合。既然PSD在音調群上將固定量增加，就很可能在位元負載中的增加在音調群上將是相同的，而因此這是編碼位元表的非常有效率方法。針對具有群號碼「k」的音調群，訊息指定在位元負載中的改變為delta_k。針對在群號碼「k」中的每個音調「t」，如果delta_k為正，則它的位元負載被改變為Max(bt+delta_k,Max_bit_loading)，其中bt為音調「t」的現在位元負載，且Max_bit_loading為在系統中所允許的最大位元負載。此外，如果L2模式使用持續以全功率傳送的音調之集合，那麼那些音調能可選地被排除這個增量位元負載之外。當從L2模式改變模式到L0模式時，典型地增加資料速率，且典型地增加或不改變在音調群中的位元負載。如果(在增加一些音調群的位元負載時)需要降低一些音調群的位元負載，則delta_k能為負數以降低群的位元負載。如果針對編號為「k」的音調群delta_k 是負的，對在那群號碼「k」中的每個音調，則它的位元負載被改變為Min(bt+delta_k,Min_bit_loading)，其中Min_bit_loading為在音調上的最小位元負載(通常為零)。
在步驟S212中，傳送器經由相反同步符號(而不是 正常同步符號)來確認改變。相似於圖3所顯示的序列，接下來的N個符號形成以現有(L0模式)PSD等級所傳送的L2離開同步。L2離開同步符號允許接收器可靠地偵測轉換，且然後基於它的要求，從而調整它的接受器參數。所調整的接收參數能包含在音調上的位元負載、接收路徑收益(receive path gains)、頻率係數、訊框參數等等。在L2離開同步符號的最後者之後，傳送器開始以現有(L0模式)PSD等級用由在步驟4中的接收器所要求的新位元負載傳送資料符號。在這步驟之後，數據機現在已轉換為L0模式。
如同圖2所顯示的，如果在傳訊(messaging)中指定 了多個PSD轉換階段(即，N_stages大於1)，那麼傳送器循環回到步驟S208且繼續進行在所指定符號數目之後的這些進一步PSD轉換，直到已完成所有N_stages。
一旦在L0模式，接收器能(i)透過快速SNR量測(後 面跟著對每單位音調群的位元負載增加之要求)、或(ii)透過正規L0模式無縫速率適應(Seamless Rate Adaptation)(典型地用長而更準確的SNR量測(後面跟著長訊息連同以每個音調為基礎的位元負載的要求)來完成)中之一者，來進行在資料速率中的進一步增加。
雖然本發明已參照其較佳實施例進行具體描述，但 不脫離本發明的精神與範疇所可能完成的在形式與細節的改變與修改，對那些本領域具有通常知識者仍應是相當明顯 的。所附申請專利範圍是意圖於涵蓋這種改變與修改的。
S202‧‧‧步驟
S204‧‧‧步驟
S206‧‧‧步驟
S208‧‧‧步驟
S210‧‧‧步驟
S212‧‧‧步驟

Claims (17)

  1. 一種方法，該方法包含以下步驟：在一xDSL系統中針對一傳送數據機管理一低功率模式，該管理步驟包含在該傳送數據機進入該低功率模式之前，使用用於離開該低功率模式的參數來配置該傳送數據機。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該低功率模式是一VDSL L2模式。
  3. 如請求項1所述之方法，其中配置步驟包含在該傳送數據機與在該xDSL系統中的一對應接收數據機之間傳遞該等參數。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該等參數包含用於在複數個階段中增量地(incrementally)離開該低功率模式的配置。
  5. 如請求項3所述之方法，其中該等參數包含用於在複數個階段中增量地離開該低功率模式的配置。
  6. 如請求項5所述之方法，其中管理步驟更包含使得該接收數據機在該等複數個階段的一或更多個階段處快速地估計SNR。
  7. 如請求項5所述之方法，其中管理步驟更包含使得該接 收數據機在該等複數個階段的一或更多個階段處計算一位元負載。
  8. 如請求項7所述之方法，其中管理步驟更包含使得該接收數據機將該所計算位元負載傳送到該傳送數據機。
  9. 如請求項8所述之方法，其中管理步驟更包含使得該傳送數據機對該接收數據機可靠地確認該所傳送位元負載之接收。
  10. 如請求項1所述之方法，其中管理步驟包含使得該傳送數據機可靠地信號傳遞離開該低功率模式之開始。
  11. 如請求項10所述之方法，其中該信號傳遞包含一相反同步符號(inverted sync symbol)。
  12. 如請求項10所述之方法，其中該信號傳遞包含相反與正常同步符號之一同步式序列(synchro sequence)。
  13. 如請求項4所述之方法，其中該等參數包含用於在該等複數個階段之每一者處在傳送PSD中的一改變的配置。
  14. 如請求項13所述之方法，其中該改變是針對在一傳送頻譜中相鄰音調的複數個頻帶所指定的。
  15. 如請求項4所述之方法，其中該等參數包含用於該等複數個階段之每一者的一持續時間的配置。
  16. 如請求項4所述之方法，其中利用一嵌入式操作通道(EOC)來實施該通訊步驟。
  17. 一種xDSL系統，該系統包含：一中央處理器；及一傳送數據機，其中該中央處理器藉由在該傳送數據機進入該低功率模式之前，使用用於離開該低功率模式的參數來配置該傳送數據機，來針對該傳送數據機管理一低功率模式。
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